[发明专利]一种高电压环境中多组运行的串行通信方法和系统

说明书

本专利是高电压环境中多机组合运行的串行通信方法，选取电压环境的一个端点作为参考点，各串行通信单元分别以该端点为参考点，建立本单元的逻辑判断规则。该端点是电压环境的最低或最高电位点。由于采用单一参考点，在多个串行接口单元中单方向逻辑电位差的或单方向逻辑电流的设置，能直接使用该高电压环境的公共点形成统一逻辑信号；并通过电平转换，实现输入控制单元逻辑状态。端口具有高耐压高阻抗低工作电流及高速开关响应等优良特性。可以直接使用宽范围中高压工作电压进行串行通信，而不用信号隔离。通信端口电连接抗耐压全范围性能好，元件选型简单，参数离散性影响极小。串行通信性能不下降，适应性好，设计更简洁高效。

技术领域

本发明涉及数据传输领域，更具体地说，涉及一种多机组合运行的串行通信方法和系统。

背景技术

串行接口通信是一种在设备与设备之间或设备内部的部件之间进行数据传输的一种常用方式，其使用范围较广，技术也比较成熟。具体来讲，串行接口通信包括较为标准的电路形式、传输协议、传输速率、数据格式等等技术内容。依据使用场合或环境的不同，这些技术内容仍然在不断地扩大或发展中。

Uart即通用异步收发控制器，用于并行数据与串行数据之间的传递，是一种通用数据总线；其早期的配套硬件有TTL方式，RS232C模式，后来引入RS422/RS485模式；之后又拓宽同步串行模式如SPI、I2C；并随后发展出商用PC端口的USB高速模式以及车用CAN多主模式；串行通信的差异主要在两方面：一是串行数据的传递结构定义及属主收发过程的协议建立即对应软件规范；一是信号的识别原理、结构定义及对应硬件规范。

从最初采用Uart技术至今，硬件规范主要两类：一类是电压模式，如TTL模式、RS232C模式，常用的SPI、I2C、CAN、USB也部分引用TTL/CMOS电压模式；一类是电流或低值差分电压模式，如RS485/RS422采取不平衡差分电压模式。在TTL逻辑电平体系中，低电平以GND为参考基准，同时选定0.8V作为比较上限，高电平则以VDD为参考基准，同时选定2.0V作为比较下限；在RS232C体系中，实际是以GND为电平参考基准，±3V为门限电平，将[-3V，3V]视为非确定态也即噪声带，而将[-12V，-3V]、[3V，12V]作为逻辑高低的电平；在RS485/RS422体系中，则以出口差压电平±200mV作为基准及比较门限，在CAN体系中应用差分对脚输出，其中CANH为高电平/悬浮,CANL为低电平/悬浮，采用[2.5,2.5][1.5,3.5]电压对输出标识逻辑高低。

在现有技术中，串行通信标准电路形式至今一直沿用低压设计如1.2V/3.3V/5V，12V等；对于当今常见的较高电压系统如24V/36V/48V/60V/72V等电压方案的电池组串、LED组串、通信电源系统、锂电充电器等设备系统，这些标准方案往往无法直接应用，大多数时候需要采用光耦隔离、变压器信号隔离、集成磁信号隔离等信号隔离传输技术，才能将系统的工作状态等转换为现有的电平标准，进而实现串行数据或状态的传输。但是，这样增加了相应的器件以及增加了信号变换的步骤，由于这些增加的器件的特性、离散性以及实际开关参数导致电路供电复杂、功耗大、串行通信性能下降、设计难以完善、难以适应各种工作环境，往往使用不便甚至不可靠。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术多机运行的硬件设置，通信性能下降、难于适应各种工作环境的缺陷，提供一种串行通信性能不会下降、能够适应各种工作环境的一种高电压环境中多组运行的串行通信的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在高电压环境中实现多组运行的串行通信的方法，包括如下步骤：

选取该高电压环境的一个端点作为参考点，各串行通信单元分别以该端点为参考点，建立本单元的逻辑判断规则；

所述高电压环境中的端点是指该电压环境的最低电位点或最高电位点。

进一步地，所述各串行通信单元的逻辑SPACE定义为相对于选定的所述参考点而言，相对电压差为零或流经所述参考点的电流为零；